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- Title
Stereoelectronic interaction effects on the conformational properties of 5-methyl-5-aza-1,3-dithiacyclohexane and its analogous containing N, P, O, and Se atoms — A hybrid density functional theory (DFT), ab initio study, and natural bond orbital (NBO) analysis
- Authors
Nori-Shargh, Davood; Hassanzadeh, Neda; Kosari, Meisam; Rabieikarahroudi, Parvin; Yahyaei, Hooriye; Sharifi, Sasan
- Abstract
Natural bond orbital (NBO) analysis, hybrid density functional theory (hybrid DFT: B3LYP/6-311+G**//B3LYP/6-311+G**), and ab initio molecular orbital (MO: MP2/6-311+G**//B3LYP/6-311+G**) based methods were used to study the electronic delocalization energy (DE), dipole–dipole interactions, and steric repulsions on the conformational properties of 5-methyl-5-aza-1,3-dioxacyclohexane (1) (-phospha- (2), -arsena- (3)), 5-methyl-5-aza-1,3-dithiacyclohexane (4) (-phospha- (5), -arsena- (6)), and 5-methyl-5-aza-1,3-diselenacyclohexane (7) (-phospha- (8), -arsena- (9)). The MP2/6-311+G**//B3LYP/6-311+G** and B3LYP/6-311+G**//B3LYP/6-311+G** results revealed that the axial stereoisomers of compounds 1–9 are more stable than their equatorial stereoisomers. In this regard, the obtained results showed an egregious axial preference for compounds 1, 4, and 7. Importantly, the results showed that the energy differences between the axial and equatorial stereoisomers decrease from compounds 1 → 3, 4 → 6, and also, 7 → 9. The NBO analysis of donor–acceptor interactions revealed that the calculated DE for compounds 1–3 are –21.50, –7.84, and –4.38 kcal mol–1, respectively. The decrease of the calculated DE values from compound 1 to compound 3 could reasonably explain the decrease of the energy differences between the axial and equatorial stereoisomers from compound 1 to compound 3. The correlation between the DE, dipole–dipole interactions, structural parameters, and conformational behaviors of compounds 1–9 has been investigated. On a fait appel à des méthodes d’analyse à base de l’orbitale de liaison neutre (OLN), de la théorie de la fonctionnelle de densité hybirde (TFD-hybride : B3LYP/6–311+G**//B3LYP/6–311+G**) et l’orbitale moléculaire ab initio (OM : MP2/6–311+G**//B3LYP/6–311+G**) pour étudier l’énergie de délocalisation (ED) électronique, les interactions dipôle-dipôle et les répulsions stériques sur les propriétés conformationnelles du 5-méthyl-5-aza-1,3-dioxacyclohexane (1) [-phospha- (2), -arséna- (3)], 5-méthyl-5-aza-1,3-dithiacyclohexane (4) [-phospha- (5), -arséna- (6)] et 5-méthyl-5-aza-1,3-disélénacyclohexane (7) [-phospha- (8), -arséna- (9)]. Les résultats obtenus avec les méthodes MP2/6–311+G**//B3LYP/6–311+G** et B3LYP/6–311+G**//B3LYP/6–311+G** révèlent que les stéréoisomères axiaux des composés 1–9 sont plus stables que les stéréoisomères équatoriaux. Dans cette optique, les résultats obtenus montrent une préférence globale pour les composés 1, 4 et 7. De plus, les résultats montrent que les différences d’énergie entre les stéréoisomères axiaux et équatoriaux diminuent dans les composés 1 → 3, 4 → 6 et aussi 7 → 9. L’analyse de l’OLN des interactions donneur-accepteur révèle que l’énergie de délocalisation pour les composés 1–3 sont respectivement de –21,50, –7,84 et –4,38 kcal mol–1. La diminuation des valeurs calculées d’ED en allant du composé 1 au composé 3 pourrait facilement être expliquée par une diminuation dans les différences d’énergie entre les stéréoisomères axiaux et équatoriaux des composés 1 à 3. On a étudié la corrélation entre les ED, les interactions dipôle-dipôle, les paramètres de structure et les comportements conformationnels des composés 1–9.
- Subjects
MOLECULAR orbitals; PROTEIN conformation; NUCLEAR isomers; DIPOLE moments; CYCLOHEXANE
- Publication
Canadian Journal of Chemistry, 2010, Vol 88, Issue 7, p579
- ISSN
0008-4042
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/V10-022